Aguas residuales

Las aguas residuales (aguas residuales domésticas o aguas residuales municipales) son un tipo de aguas residuales producidas por una comunidad de personas. Por lo general, se transporta a través de un sistema de alcantarillado. Las aguas residuales consisten en aguas residuales descargadas de las residencias y de las instalaciones comerciales, institucionales y públicas que existen en la localidad.Los subtipos de aguas residuales son aguas grises (de fregaderos, bañeras, duchas, lavavajillas y lavadoras de ropa) y aguas negras (el agua utilizada para descargar los inodoros, combinada con los desechos humanos que se eliminan). Las aguas residuales también contienen jabones y detergentes. Los desperdicios de alimentos pueden estar presentes al lavar los platos, y las cantidades de alimentos pueden aumentar cuando se utilizan unidades de eliminación de basura. En las regiones donde se usa papel higiénico en lugar de bidé, ese papel también se agrega a las aguas residuales. Las aguas residuales contienen macrocontaminantes y microcontaminantes, y también pueden incorporar algunos desechos sólidos municipales y contaminantes de las aguas residuales industriales.

Las aguas residuales generalmente viajan desde las tuberías de un edificio a una alcantarilla, que las llevará a otro lugar, o a una instalación de alcantarillado en el lugar. La recolección de las aguas residuales de varios hogares por lo general se lleva a cabo en alcantarillas sanitarias o en alcantarillas combinadas. El primero está diseñado para excluir los flujos de aguas pluviales, mientras que el segundo también está diseñado para tomar aguas pluviales. La producción de aguas residuales generalmente corresponde al consumo de agua. Una serie de factores influyen en el consumo de agua y, por tanto, en los caudales de aguas residuales por persona. Estos incluyen: disponibilidad de agua (lo opuesto a la escasez de agua), opciones de suministro de agua, clima (los climas más cálidos pueden conducir a un mayor consumo de agua), tamaño de la comunidad, nivel económico de la comunidad, nivel de industrialización, medición del consumo doméstico, costo del agua y presión del agua.

Los principales parámetros de las aguas residuales que se miden para evaluar la concentración o la calidad de las aguas residuales, así como las opciones de tratamiento, incluyen: sólidos, indicadores de materia orgánica, nitrógeno, fósforo e indicadores de contaminación fecal. Estos pueden considerarse los principales macrocontaminantes de las aguas residuales. Las aguas residuales contienen patógenos que se derivan de la materia fecal. Los siguientes cuatro tipos de patógenos se encuentran en las aguas residuales: bacterias patógenas, virus, protozoos (en forma de quistes u ooquistes) y helmintos (en forma de huevos). Para cuantificar la materia orgánica se utilizan comúnmente métodos indirectos: principalmente la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y la Demanda Química de Oxígeno (DQO).

La gestión de las aguas residuales incluye la recolección y el transporte para su liberación al medio ambiente, luego de un nivel de tratamiento que sea compatible con los requisitos locales para la descarga en cuerpos de agua, en el suelo o para aplicaciones de reutilización. Las opciones de disposición incluyen la dilución (autodepuración de los cuerpos de agua, aprovechando su capacidad de asimilación si es posible), emisarios marinos, disposición en el suelo y plantas de tratamiento de aguas residuales. Todas las opciones de eliminación pueden correr el riesgo de causar la contaminación del agua.

Terminología

Las aguas residuales y las aguas residuales

Las aguas residuales (o aguas residuales domésticas) consisten en aguas residuales descargadas de las residencias y de las instalaciones comerciales, institucionales y públicas que existen en la localidad. Las aguas residuales son una mezcla de agua (del suministro de agua de la comunidad), excrementos humanos (heces y orina), agua usada de baños, desechos de preparación de alimentos, aguas residuales de lavandería y otros productos de desecho de la vida normal.

Las aguas residuales de los municipios contienen aguas residuales de actividades e instituciones comerciales, por ejemplo, aguas residuales descargadas de restaurantes, lavanderías, hospitales, escuelas, prisiones, oficinas, tiendas y establecimientos que atienden el área local de comunidades más grandes.

Las aguas residuales se pueden distinguir en "aguas residuales no tratadas" (también llamadas "aguas residuales sin tratar") y "aguas residuales tratadas" (también llamadas "efluentes" de una planta de tratamiento de aguas residuales).

Hoy en día, el término "aguas residuales" a menudo se usa indistintamente con "aguas residuales", lo que implica "aguas residuales municipales", en muchos libros de texto, documentos de políticas y literatura. Para ser precisos, aguas residuales es un término más amplio, porque se refiere a cualquier agua después de haber sido utilizada en una variedad de aplicaciones. Por lo tanto, también puede referirse a “aguas residuales industriales”, aguas residuales agrícolas y otros flujos que no están relacionados con las actividades domésticas.

Agua Negra

Blackwater en un contexto de saneamiento denota aguas residuales de inodoros, que probablemente contienen patógenos que pueden propagarse por vía fecal-oral. Blackwater puede contener heces, orina, agua y papel higiénico de inodoros. Las aguas negras se distinguen de las aguas grises, que provienen de fregaderos, baños, lavadoras y otros electrodomésticos de cocina además de los inodoros. Las aguas grises son el resultado del lavado de alimentos, ropa, platos, así como de la ducha o el baño.Las aguas negras y las aguas grises se mantienen separadas en "edificios ecológicos", como los edificios autónomos. Los vehículos recreativos a menudo tienen tanques de retención separados para las aguas grises de las duchas y lavabos, y para las aguas negras del inodoro.

Agua gris

Las aguas grises (o aguas grises, sullage, también deletreadas aguas grises en los Estados Unidos) se refieren a las aguas residuales domésticas generadas en viviendas o edificios de oficinas a partir de arroyos sin contaminación fecal, es decir, todos los arroyos excepto las aguas residuales de los inodoros. Las fuentes de aguas grises incluyen fregaderos, duchas, baños, lavadoras o lavavajillas. Dado que las aguas grises contienen menos patógenos que las aguas residuales domésticas, por lo general son más seguras de manejar y más fáciles de tratar y reutilizar en el sitio para la descarga de inodoros, el riego de jardines o cultivos y otros usos no potables. Las aguas grises aún pueden tener algún contenido de patógenos por lavar la ropa sucia o limpiar el área anal en la ducha o el baño.La aplicación de la reutilización de aguas grises en los sistemas de agua urbanos brinda beneficios sustanciales tanto para el subsistema de suministro de agua, al reducir la demanda de agua limpia y fresca, como para los subsistemas de aguas residuales al reducir la cantidad de aguas residuales transportadas y tratadas. Las aguas grises tratadas tienen muchos usos, como la descarga de inodoros o el riego.

Apariencia general

El aspecto general de las aguas residuales es el siguiente: La temperatura tiende a ser ligeramente superior a la del agua potable, pero es más estable que la temperatura ambiente. El color de las aguas residuales frescas es ligeramente gris, mientras que las aguas residuales más viejas (también llamadas "aguas residuales sépticas") son de color gris oscuro o negro. El olor de las aguas residuales frescas es "aceitoso" y relativamente desagradable, mientras que las aguas residuales más viejas tienen un olor desagradable debido al gas de sulfuro de hidrógeno y otros subproductos de la descomposición. Las aguas residuales pueden tener una alta turbidez debido a los sólidos en suspensión.

El valor de pH de las aguas residuales suele ser casi neutral y puede estar en el rango de 6,7 a 8,0.

Contaminantes

Las aguas residuales consisten principalmente en agua y generalmente contienen menos de una parte de materia sólida por cada mil partes de agua. En otras palabras, se puede decir que las aguas residuales están compuestas por alrededor de un 99,9 % de agua pura y el 0,1 % restante son sólidos, que pueden estar en forma de sólidos disueltos o sólidos en suspensión.La relación de mil a uno es una estimación del orden de magnitud en lugar de un porcentaje exacto porque, además de la variación causada por la dilución, los sólidos pueden definirse de manera diferente según el mecanismo utilizado para separar esos sólidos de la fracción líquida. Los lodos de sólidos sedimentables eliminados por decantación o sólidos suspendidos eliminados por filtración pueden contener cantidades significativas de agua arrastrada, mientras que el material sólido seco que queda después de la evaporación elimina la mayor parte de esa agua pero incluye minerales disueltos no capturados por filtración o separación gravitacional. Los sólidos suspendidos y disueltos incluyen materia orgánica e inorgánica más microorganismos.

Alrededor de un tercio de esta materia sólida está suspendida por turbulencia, mientras que el resto está disuelto o coloidal. Para la situación en los Estados Unidos en la década de 1950 se estimó que los desechos contenidos en las aguas residuales domésticas son aproximadamente la mitad orgánicos y la mitad inorgánicos.

Materia orgánica

La materia orgánica de las aguas residuales se puede clasificar en términos de forma y tamaño: Suspendida (partícula) o disuelta (soluble). En segundo lugar, se puede clasificar en términos de biodegradabilidad: inerte o biodegradable. La materia orgánica de las aguas residuales consiste en compuestos proteicos (alrededor del 40 %), carbohidratos (alrededor del 25–50 %), aceites y grasas (alrededor del 10 %) y urea, tensioactivos, fenoles, pesticidas y otros (cantidad menor). Para cuantificar el contenido de materia orgánica es común utilizar "métodos indirectos" que se basan en el consumo de oxígeno para oxidar la materia orgánica: principalmente la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y la Demanda Química de Oxígeno (DQO).Estos métodos indirectos están asociados al mayor impacto de la descarga de materia orgánica a los cuerpos de agua: la materia orgánica será alimento para los microorganismos, cuya población crecerá y conducirá al consumo de oxígeno, que luego puede afectar a los organismos vivos acuáticos.

La carga másica de contenido orgánico se calcula como el caudal de aguas residuales multiplicado por la concentración de materia orgánica en las aguas residuales.

Los valores típicos para las características físico-químicas de las aguas residuales sin tratar se proporcionan más abajo.

Nutrientes

Además de materia orgánica, las aguas residuales también contienen nutrientes. Los principales nutrientes de interés son el nitrógeno y el fósforo. Si las aguas residuales se descargan sin tratar, su contenido de nitrógeno y fósforo puede provocar la contaminación de lagos y embalses a través de un proceso llamado eutrofización.

En las aguas residuales sin tratar, el nitrógeno existe en las dos formas de nitrógeno orgánico o amoníaco. El amoníaco proviene de la urea en la orina. La urea se hidroliza rápidamente y, por lo tanto, no suele encontrarse en las aguas residuales sin tratar.

El fósforo total está presente principalmente en las aguas residuales en forma de fosfatos. Son inorgánicos (polifosfatos y ortofosfatos) y su principal fuente son los detergentes y otros productos químicos domésticos. La otra forma es el fósforo orgánico, donde la fuente son compuestos orgánicos a los que se une el fósforo orgánico.

Patógenos

Las heces humanas en las aguas residuales pueden contener patógenos capaces de transmitir enfermedades. Los siguientes cuatro tipos de patógenos se encuentran en las aguas residuales:

• bacterias como Salmonella, Shigella, Campylobacter o Vibrio cholerae;
• Virus como hepatitis A, rotavirus, coronavirus, enterovirus;
• Protozoos como Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Cryptosporidium parvum; y
• Helmintos y sus huevos, incluidos Ascaris (ascáride), Ancylostoma (anquilostoma) y Trichuris (tricocéfalo)

En la mayoría de los casos prácticos, los organismos patógenos no se investigan directamente en los análisis de laboratorio. Una manera más fácil de evaluar la presencia de contaminación fecal es evaluar la cantidad más probable de coliformes fecales (llamados coliformes termotolerantes), especialmente Escherichia coli. Escherichia coli es una bacteria intestinal excretada por todos los animales de sangre caliente, incluidos los seres humanos, y por lo tanto es fácil rastrear su presencia en las aguas residuales, debido a sus concentraciones sustancialmente altas (alrededor de 10 a 100 millones por 100 ml).

Residuo sólido

La capacidad de un inodoro con descarga de agua para hacer que las cosas "desaparezcan" pronto es reconocida por los niños pequeños que pueden experimentar con prácticamente cualquier cosa que puedan llevar al inodoro. Los adultos pueden tener la tentación de desechar papel higiénico, toallitas húmedas, pañales, toallas sanitarias, tampones, aplicadores de tampones, condones y medicamentos vencidos, incluso a riesgo de causar obstrucciones. La privacidad de un inodoro ofrece un medio clandestino de eliminar pruebas vergonzosas tirando por la cadena cosas como parafernalia de drogas, kits de prueba de embarazo, dispensadores de píldoras anticonceptivas orales combinadas y el empaque de esos dispositivos. Puede haber renuencia a recuperar artículos como juguetes para niños o cepillos de dientes que caen accidentalmente en los inodoros, y se pueden encontrar prendas de vestir en las aguas residuales de las prisiones u otros lugares donde los ocupantes pueden ser descuidados.La basura y la basura en las calles pueden llevarse a los alcantarillados combinados por la escorrentía de aguas pluviales.

Micro-contaminantes

Las aguas residuales contienen contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes. Los trihalometanos también pueden estar presentes como resultado de una desinfección anterior. Las aguas residuales pueden contener microplásticos, como perlas de polietileno y polipropileno, o fragmentos de poliéster y poliamida de ropa sintética y ropa de cama desgastadas por el uso y el lavado, o de envases de plástico y productos de papel recubiertos de plástico desintegrados por las bombas de la estación de bombeo. Los productos farmacéuticos, los compuestos disruptores endocrinos y las hormonas pueden excretarse en la orina o las heces si no se catabolizan dentro del cuerpo humano.

Algunos usuarios residenciales tienden a verter líquidos no deseados como aceite de cocina usado, lubricantes, adhesivos, pintura, solventes, detergentes y desinfectantes en sus conexiones de alcantarillado. Este comportamiento puede resultar en problemas para la operación de la planta de tratamiento y por lo tanto se desaconseja.

Composición típica de aguas residuales

Factores que determinan la composición

La composición de las aguas residuales varía según el clima, la situación social y económica y los hábitos de la población. En las regiones donde el uso de agua es bajo, la fuerza de las aguas residuales (o las concentraciones de contaminantes) es mucho mayor que en los Estados Unidos, donde el uso de agua por persona es alto. Los ingresos del hogar y la dieta también juegan un papel: por ejemplo, para el caso de Brasil, se ha encontrado que cuanto mayor es el ingreso del hogar, mayor es la carga de DBO por persona y menor la concentración de DBO.

Concentraciones y cargas

Los valores típicos para las características físico-químicas de las aguas residuales sin tratar en los países en desarrollo se han publicado de la siguiente manera: 180 g/persona/día para sólidos totales (o 1100 mg/L cuando se expresa como una concentración), 50 g/persona/día para DBO (300 mg/L), 100 g/persona/d para DQO (600 mg/L), 8 g/persona/d para nitrógeno total (45 mg/L), 4,5 g/persona/d para amoníaco-N (25 mg /L) y 1,0 g/persona/d de fósforo total (7 mg/L). Los rangos típicos para estos valores son: 120–220 g/persona/día para sólidos totales (o 700–1350 mg/L cuando se expresa como una concentración), 40–60 g/persona/día para DBO (250–400 mg/día) L), 80–120 g/persona/día para DQO (450–800 mg/L), 6–10 g/persona/día para nitrógeno total (35–60 mg/L), 3,5–6 g/persona/día para amoníaco-N (20–35 mg/L) y 0,7–2,5 g/persona/día para fósforo total (4–15 mg/L).

Para los países de altos ingresos, se ha encontrado que la "carga de materia orgánica por persona" es de aproximadamente 60 gramos de DBO por persona por día. Esto se denomina población equivalente (PE) y también se utiliza como parámetro de comparación para expresar la fuerza de las aguas residuales industriales en comparación con las aguas residuales.

Los valores para los hogares en los Estados Unidos se han publicado de la siguiente manera, donde las estimaciones se basan en la suposición de que el 25 % de los hogares tienen trituradores de alimentos para desechos de cocina (las aguas residuales de dichos hogares contienen más desechos): 95 g/persona/d para sólidos suspendidos totales (concentración de 503 mg/L), 85 g/persona/d para DBO (450 mg/L), 198 g/persona/d para DQO (1050 mg/L), 13,3 g/persona/d para la suma de nitrógeno orgánico y nitrógeno amoniacal (70,4 mg/L), 7,8 g/persona/día para N-amoniacal (41,2 mg/L) y 3,28 g/persona/día para fósforo total (17,3 mg/L). Los valores de concentración dados aquí se basan en un caudal de 190 L por persona por día.

Una fuente estadounidense publicada en 1972 estimó que el peso seco diario de desechos sólidos per cápita en aguas residuales se estima en 20,5 g (0,72 oz) en heces, 43,3 g (1,53 oz) de sólidos disueltos en orina, 20 g (0,71 oz) de papel higiénico, 86,5 g (3,05 oz) de sólidos de aguas grises, 30 g (1,1 oz) de sólidos de alimentos (si se utilizan unidades de eliminación de basura) y cantidades variables de minerales disueltos según la salinidad de los suministros de agua locales, el volumen de uso de agua per cápita, y grado de uso de ablandadores de agua.

Las aguas residuales contienen orina y heces. La masa de las heces varía con la ingesta de fibra dietética. Una persona promedio produce 128 gramos de heces húmedas por día, o una masa seca promedio de 29 g/persona/día. La tasa mediana de generación de orina es de aproximadamente 1,42 l/persona/día, según lo determinado por una revisión de la literatura mundial.

Caudales

El volumen de aguas residuales domésticas producidas por persona (o "per cápita", abreviado como "cap") varía con el consumo de agua en la localidad respectiva. Una serie de factores influyen en el consumo de agua y, por tanto, en los caudales de aguas residuales por persona. Estos incluyen: disponibilidad de agua (lo opuesto a la escasez de agua), opciones de suministro de agua, clima (los climas más cálidos pueden conducir a un mayor consumo de agua), tamaño de la comunidad, nivel económico de la comunidad, nivel de industrialización, medición del consumo doméstico, costo del agua y presión del agua.

La producción de aguas residuales generalmente corresponde al consumo de agua. Sin embargo, el agua utilizada para el riego de jardines no ingresará al sistema de alcantarillado, mientras que las aguas subterráneas y pluviales pueden ingresar al sistema de alcantarillado además de las aguas residuales. Por lo general, hay dos caudales máximos de aguas residuales que llegan a una planta de tratamiento por día: un pico es al comienzo de la mañana y otro pico al comienzo de la noche.

Con respecto al consumo de agua, una cifra de diseño que puede considerarse como "promedio mundial" es de 35 a 90 L por persona por día (datos de 1992). La misma publicación enumeró el consumo de agua en China como 80 L por persona por día, África como 15–35 L por persona por día, el Mediterráneo Oriental en Europa como 40–85 L por persona por día y América Latina y el Caribe como 70–190 L por persona por día. Incluso dentro de un país, puede haber grandes variaciones de una región a otra debido a los diversos factores que determinan el consumo de agua, como se indica anteriormente.

Un valor de caudal de 200 litros de aguas residuales por persona por día se utiliza a menudo como estimación en países de altos ingresos y se utiliza, por ejemplo, en el diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales.

A modo de comparación, los caudales típicos de aguas residuales de fuentes residenciales urbanas en los Estados Unidos se estiman de la siguiente manera: 365 L/persona/día (para hogares de una persona), 288 L/persona/día (hogares de dos personas), 200 L/persona/día (hogares de cuatro personas), 189 L/persona/día (hogares de seis personas). Esto significa que el rango general para este ejemplo sería 189–365 L (42–80 imp gal; 50–96 US gal).

Métodos analíticos

Indicadores generales de calidad

Los indicadores de calidad de las aguas residuales son metodologías de prueba de laboratorio para evaluar la idoneidad de las aguas residuales para su eliminación, tratamiento o reutilización. Los principales parámetros de las aguas residuales que se miden para evaluar la concentración o la calidad de las aguas residuales, así como las opciones de tratamiento, incluyen: sólidos, indicadores de materia orgánica, nitrógeno, fósforo, indicadores de contaminación fecal. Las pruebas seleccionadas varían según el uso previsto o el lugar de descarga. Las pruebas pueden medir las características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales. Las características físicas incluyen la temperatura y los sólidos. Las características químicas incluyen el valor de pH, las concentraciones de oxígeno disuelto, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO), nitrógeno, fósforo y cloro. Las características biológicas se determinan con bioensayos y pruebas de toxicología acuática.

Organismos y sustancias específicas

Las aguas residuales se pueden monitorear para detectar organismos benignos y causantes de enfermedades con una variedad de técnicas. Las técnicas tradicionales implican filtrar, teñir y examinar muestras bajo un microscopio. Se pueden realizar pruebas mucho más sensibles y específicas con la secuenciación del ADN, como cuando se buscan organismos raros, se intenta la erradicación, se realizan pruebas específicas para detectar cepas resistentes a los medicamentos o se descubren nuevas especies. La secuenciación del ADN de una muestra ambiental se conoce como metagenómica.

Las aguas residuales también han sido analizadas para determinar las tasas relativas de uso de drogas ilegales y recetadas entre las poblaciones municipales. También se pueden inferir datos demográficos socioeconómicos generales.

Recopilación

Las aguas residuales se recolectan y transportan comúnmente en alcantarillas por gravedad, ya sea en una alcantarilla sanitaria o en una alcantarilla combinada. Este último también transporta la escorrentía urbana (aguas pluviales), lo que significa que las aguas residuales se diluyen durante las lluvias.

Drenaje sanitario

Un alcantarillado sanitario es una tubería subterránea o un sistema de túneles para transportar aguas residuales de casas y edificios comerciales (pero no aguas pluviales) a una planta de tratamiento o eliminación de aguas residuales. Las alcantarillas sanitarias son un tipo de alcantarillado por gravedad y forman parte de un sistema general denominado "sistema de alcantarillado" o alcantarillado. Las alcantarillas sanitarias que sirven a las áreas industriales también pueden transportar aguas residuales industriales. En los municipios que cuentan con alcantarillado sanitario, los desagües pluviales separados pueden conducir la escorrentía superficial directamente a las aguas superficiales. Una ventaja de los sistemas de alcantarillado sanitario es que evitan los desbordamientos del alcantarillado combinado. Las alcantarillas sanitarias suelen tener un diámetro mucho más pequeño que las alcantarillas combinadas que también transportan la escorrentía urbana. Se pueden producir acumulaciones de aguas residuales sin tratar si se produce una entrada excesiva de aguas pluviales o una infiltración de aguas subterráneas debido a juntas con fugas, tuberías defectuosas, etc.

Alcantarillado combinado

Un alcantarillado combinado es un tipo de alcantarillado por gravedad con un sistema de tuberías, túneles, estaciones de bombeo, etc. para transportar las aguas residuales y la escorrentía urbana juntas a una planta de tratamiento de aguas residuales o un sitio de eliminación. Esto significa que durante los eventos de lluvia, las aguas residuales se diluyen, lo que da como resultado caudales más altos en el sitio de tratamiento. El agua pluvial no contaminada simplemente diluye las aguas residuales, pero la escorrentía puede disolver o suspender prácticamente todo lo que entre en contacto con los techos, las calles y los patios de almacenamiento. A medida que la lluvia viaja sobre los techos y el suelo, puede recoger varios contaminantes, incluidas partículas de suelo y otros sedimentos, metales pesados, compuestos orgánicos, desechos animales y aceite y grasa. Las alcantarillas combinadas también pueden recibir drenaje en tiempo seco del riego de jardines, desagüe de construcciones y lavado de edificios y aceras.

Dilución en la alcantarilla

Infiltración de aguas subterráneas en el sistema de alcantarillado.

La infiltración es el agua subterránea que ingresa a las tuberías de alcantarillado a través de tuberías, conexiones, juntas o pozos de acceso defectuosos. El agua subterránea contaminada o salina puede introducir contaminantes adicionales a las aguas residuales. La cantidad de agua infiltrada depende de varios parámetros, como la longitud de la red de recolección, los diámetros de las tuberías, el área de drenaje, el tipo de suelo, la profundidad del nivel freático, la topografía y el número de conexiones por unidad de área. La infiltración aumenta con los procedimientos de construcción deficientes y tiende a aumentar con la edad del alcantarillado. La cantidad de infiltración varía con la profundidad de la alcantarilla en comparación con el nivel freático local. Los sistemas de alcantarillado más antiguos que necesitan rehabilitación también pueden exfiltrar aguas residuales en las aguas subterráneas de las juntas de alcantarillado y conexiones de servicio con fugas.Esto puede conducir a la contaminación de las aguas subterráneas.

Aguas pluviales

Los alcantarillados combinados están diseñados para transportar aguas residuales y aguas pluviales juntas y, por lo tanto, las aguas residuales se diluyen durante las lluvias. El flujo de entrada diluye de manera similar las aguas residuales con el agua descargada de los desagües del sótano y de los cimientos, las descargas de agua de enfriamiento y cualquier conexión directa de escorrentía de aguas pluviales al sistema de recolección sanitaria. Las "entradas directas" pueden dar como resultado tasas máximas de flujo de aguas residuales similares a las de las alcantarillas combinadas durante los eventos de clima húmedo.

Aguas residuales industriales

Las aguas residuales de comunidades con instalaciones industriales pueden incluir algunas aguas residuales industriales, generadas por procesos industriales como la producción o fabricación de bienes. Los volúmenes de aguas residuales industriales varían ampliamente según el tipo de industria. Las aguas residuales industriales pueden contener contaminantes muy diferentes en concentraciones mucho más altas que las que normalmente se encuentran en las aguas residuales. Los contaminantes pueden ser desechos tóxicos o no biodegradables, incluidos productos farmacéuticos, biocidas, metales pesados, radionúclidos o contaminación térmica.

Una industria puede tratar sus aguas residuales y descargarlas al medio ambiente (o incluso utilizar las aguas residuales tratadas para aplicaciones específicas) o, en caso de que esté ubicada en el área urbana, puede descargar las aguas residuales al sistema de alcantarillado público. En este último caso, las aguas residuales industriales pueden recibir un pretratamiento en las fábricas para reducir la carga contaminante. Mezclar aguas residuales industriales con aguas residuales no hace nada para reducir la masa de contaminantes a tratar, pero el volumen de aguas residuales reduce la concentración de contaminantes exclusivos de las aguas residuales industriales, y el volumen de aguas residuales industriales reduce la concentración de contaminantes exclusivos de las aguas residuales.

Eliminación y dilución

Capacidad de asimilación de los cuerpos de agua o terrenos receptores

Cuando las aguas residuales se descargan en un cuerpo de agua (río, lagos, mar) o tierra, su impacto relativo dependerá de la capacidad de asimilación del cuerpo de agua o ecosistema. Los cuerpos de agua tienen capacidad de autodepuración, por lo que la concentración de un contaminante puede disminuir a lo largo de la distancia desde el punto de vertido. Además, los cuerpos de agua aportan una dilución a las concentraciones de contaminantes vertidas, aunque no disminuye su masa. En principio, cuanto mayor sea la capacidad de dilución (relación entre el volumen o caudal del agua receptora y el volumen o caudal de las aguas residuales vertidas), menor será la concentración de contaminantes en el agua receptora y, probablemente, menores serán los impactos negativos. Pero si el cuerpo de agua ya llega muy contaminado al punto de descarga, la dilución tendrá un valor limitado.

En varios casos, una comunidad puede tratar parcialmente sus aguas residuales y aún así contar con la capacidad de asimilación del cuerpo de agua. Sin embargo, esto debe analizarse con mucho cuidado, teniendo en cuenta la calidad del agua en el cuerpo receptor antes de recibir la descarga de aguas residuales, la calidad del agua resultante después de la descarga y el impacto en los usos previstos del agua después de la descarga. También existen requisitos legales específicos en cada país. Los diferentes países tienen diferentes regulaciones con respecto a las especificaciones de la calidad de las aguas residuales que se descargan y la calidad que se debe mantener en el cuerpo de agua receptor. La combinación de tratamiento y disposición debe cumplir con las regulaciones locales existentes.

La capacidad de asimilación depende, entre varios factores, de la capacidad del agua receptora para mantener las concentraciones de oxígeno disuelto necesarias para apoyar a los organismos que catabolizan los desechos orgánicos. Por ejemplo, los peces pueden morir si los niveles de oxígeno disuelto se reducen por debajo de 5 mg/l.

La aplicación de aguas residuales a la tierra puede considerarse como una forma de disposición final o de tratamiento, o ambas. Las alternativas de disposición en el suelo requieren la consideración de la disponibilidad de la tierra, la calidad del agua subterránea y el posible deterioro del suelo.

Otros métodos de eliminación

Las aguas residuales pueden descargarse en un depósito de evaporación o infiltración. La recarga de aguas subterráneas se utiliza para reducir la intrusión de agua salada o para reponer los acuíferos utilizados para el riego agrícola. Por lo general, se requiere tratamiento para mantener la capacidad de percolación de las cuencas de infiltración, y es posible que se requiera un tratamiento más extenso para los acuíferos utilizados como suministro de agua potable.

Emisario marino

Un emisario marino (o emisario oceánico) es una tubería o túnel que descarga aguas residuales municipales o industriales, aguas pluviales, desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO), agua de refrigeración o efluentes de salmuera de plantas de desalinización de agua al mar. Suelen descargar bajo la superficie del mar (emisario submarino). En el caso de las aguas residuales municipales, los efluentes a menudo se vierten después de no haber sufrido ningún tratamiento o haber sido sometidos únicamente a un tratamiento primario, con la intención de utilizar la capacidad de asimilación del mar para un tratamiento posterior. Los emisarios submarinos son comunes en todo el mundo y probablemente se cuentan por miles. La intensidad de la luz y la salinidad en el agua de mar natural desinfecta significativamente el sistema de desagüe de aguas residuales al océano.Se han incluido más de 200 emisarios en una sola base de datos internacional mantenida por el Instituto de Hidromecánica de la Universidad de Karlsruhe para la Asociación Internacional de Ingeniería e Investigación Hidráulica (IAHR) / Comité de Sistemas de Desagües Marinos de la Asociación Internacional del Agua (IWA).

Situación mundial

Antes del siglo XX en Europa, las alcantarillas generalmente descargaban en un cuerpo de agua como un río, lago u océano. No hubo tratamiento, por lo que la descomposición de los desechos humanos se dejó al ecosistema. Esto podría conducir a resultados satisfactorios si la capacidad de asimilación del ecosistema es suficiente, lo que hoy en día no suele ser el caso debido al aumento de la densidad de población.Hoy en día, la situación en las áreas urbanas de los países industrializados suele ser que las alcantarillas conducen su contenido a una planta de tratamiento de aguas residuales en lugar de directamente a un cuerpo de agua. En muchos países en desarrollo, sin embargo, la mayor parte de las aguas residuales municipales e industriales se descargan en los ríos y el océano sin ningún tratamiento o después de un tratamiento preliminar o un tratamiento primario únicamente. Si lo hace, puede conducir a la contaminación del agua. Existen pocas cifras confiables sobre la proporción de aguas residuales recolectadas en alcantarillas que están siendo tratadas en el mundo. Una estimación global realizada por el PNUD y ONU-Hábitat en 2010 fue que el 90% de todas las aguas residuales generadas se liberan al medio ambiente sin tratar. Un estudio más reciente en 2021 estimó que, a nivel mundial, se trata alrededor del 52% de las aguas residuales.Sin embargo, las tasas de tratamiento de aguas residuales son muy desiguales para los diferentes países del mundo. Por ejemplo, mientras que los países de altos ingresos tratan aproximadamente el 74 % de sus aguas residuales, los países en desarrollo tratan un promedio de solo el 4,2 %.

Tratamiento

El tratamiento de aguas residuales es beneficioso para reducir la contaminación ambiental. Las pantallas de barras pueden eliminar grandes desechos sólidos de las aguas residuales y el tratamiento primario puede eliminar la materia flotante y sedimentable. Las aguas residuales tratadas primariamente generalmente contienen menos de la mitad del contenido original de sólidos y aproximadamente dos tercios de la DBO en forma de coloides y compuestos orgánicos disueltos. El tratamiento secundario puede reducir la DBO de los desechos orgánicos en las aguas residuales sin diluir, pero es menos eficaz para las aguas residuales diluidas. Se puede intentar la desinfección del agua para eliminar los patógenos antes de su eliminación, y es cada vez más eficaz una vez que se han completado más elementos de la secuencia de tratamiento anterior.

Reutilización y recuperación

Una alternativa al vertido al medio ambiente es reutilizar las aguas residuales de forma productiva (para usos agrícolas, urbanos o industriales), cumpliendo con la normativa local y los requisitos para cada aplicación específica de reutilización. Los riesgos para la salud pública de la reutilización de aguas residuales en la agricultura se pueden minimizar siguiendo un "enfoque de barrera múltiple" de acuerdo con las pautas de la Organización Mundial de la Salud.

También existe la posibilidad de recuperación de recursos que podría hacer que la agricultura sea más sostenible mediante el uso de carbono, nitrógeno, fósforo, agua y energía recuperada de las aguas residuales.

Granja de aguas residuales

Las granjas de aguas residuales utilizan aguas residuales para el riego y la fertilización de tierras agrícolas. La práctica es común en climas cálidos y áridos donde el riego es valioso mientras que las fuentes de agua dulce son escasas. Los microbios y las bacterias pueden convertir los sólidos en suspensión en humus para suministrar nitrógeno, fósforo y otros nutrientes para las plantas para el crecimiento de los cultivos. Muchas naciones industrializadas utilizan hoy en día plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales en lugar de granjas de aguas residuales. Estos reducen los problemas de vectores y olores; pero el cultivo de aguas residuales sigue siendo una opción de bajo costo para algunos países en desarrollo. El cultivo de aguas residuales no debe confundirse con la eliminación de aguas residuales a través de cuencas de infiltración o drenajes subterráneos.

Reglamento

La gestión de las aguas residuales incluye la recolección y el transporte para su liberación al medio ambiente, luego de un nivel de tratamiento que sea compatible con los requisitos locales para la descarga en cuerpos de agua, en el suelo o para aplicaciones de reutilización. En la mayoría de los países, las descargas incontroladas de aguas residuales al medio ambiente no están permitidas por ley y se deben cumplir estrictos requisitos de calidad del agua. Para conocer los requisitos en los Estados Unidos, consulte la Ley de agua limpia.

Las regulaciones de gestión de aguas residuales son a menudo parte de las políticas de saneamiento más amplias de un país. Estos también pueden incluir la gestión de excrementos humanos (de sistemas de recolección sin alcantarillado), desechos sólidos y aguas pluviales.